鲲鹏化鸟不算啥，这波空中交叉变道才是真的秀！

前段时间，在黄河入海口,数十万只候鸟集群，在空中组成流动的鲲鹏，在云端翻滚涌动，让庄子的逍遥照进了现实。

黄河入海口形似鲲鹏的鸟浪（图片来源：人民日报）

相同的情况，还有沈阳漫天的乌鸦。

图片来源：不相及研究所

但问题来了，在既没有塔台也没有交警的情况下，这数以万计的鸟类是如何协同交流，自由变换队形而从不发生追尾剐蹭？

椋鸟（图源：https://www.smithsonianmag.com/）

难不成，靠心灵感应？你还别说，真有人这么想过，上世纪30年代，英国鸟类学家埃德蒙·塞洛在研究椋鸟的群体飞行时候就曾提出过这一浪漫的猜想，他在著作中写道，这些鸟“必须同时集体思考。”

到了 90 年代，物理学家塔马斯・维切克（Tamás Vicsek）提出的经典模型给出了更理性的解释，认为每只鸟只需跟随相邻的鸟保持同向飞行，即可形成群体秩序。然而，这一模型虽能解释部分群体飞行的特征，却始终无法破解鸟群精准同步转向的核心谜题。这叫像各种公式你熟稔于心，但是做起题来却无从下手。

天空中同步转向的椋鸟群（图片来源：国家地理图片集）

2010年，《美国国家科学院院刊》发表的一项研究，为我们揭开了第一重密码：研究团队于2005-2007年的冬季日落时分，在罗马一处椋鸟主要栖息地展开实地观测，通过技术手段重建了不同规模（122只至4268只）椋鸟群中个体的三维位置与速度数据(Cavagna et al., 2010)。

A某一固定时刻下，椋鸟群中个体鸟类速度的二维投影；B同一鸟群、同一时刻下，个体速度涨落的二维投影（图片来源：Cavagna et al., 2010）

结果发现，每只椋鸟仅与身边约 7 只邻近个体保持直接行为互动，其行为变化就能触发整个群体的同步响应。

鸟群协同示意图（图源; https://asknature.org/）

这一现象的核心被概括为“无标度相关性”简单说就是鸟群里没有 “信息死角”！复杂一点说就是动物群体中个体行为波动的相关性无固有特征长度，而是以群体规模为唯一尺度，并推导出一个简单的方程——

举个例子，如果我们把鸟群看成一个班级，每只鸟就是一名同学，行为变化就是上课时候讲的悄悄话。

正在上课的鸟同学（图片来源：作者使用AI生成）

方程中r是两名同学的座位间隔；γ是“悄悄话” 的衰减系数，这个值越小，悄悄话的传递就越不容易传变味。当γ趋近于0的时候，1/rγ就无限趋近于1，意味着“距离对相关性几乎无影响”，也就是说，你在第一排说的悄悄话，最后一排的学生会完整无误地听到。

实验中发现椋鸟的γ值仅0.19±0.08（几乎接近0）—— 对应鸟群中，远近距离的个体行为波动相关性几乎不衰减；

起飞的鸟群（图源; https://blog.mybirdbuddy.com/）

不过在黄河入海口化为鲲鹏的鸟类数量显然远远超过4000这个数量级，根据统计其中光是花脸鸭就超过了24万只,也就是说，这次悄悄话的传递，显然不是一个小班，而是在阶梯教室上课的超大班级。

花脸鸭（图片来源：懂鸟app）

好在，随着鸟群（班级）规模L的扩大，能同步听到悄悄话的同学范围，即相关长度ξ也按照比例扩大，不会出现班级太大最后一排的同学就听不清悄悄话的问题

值得一提的事，根据《科学》网一篇名为“鸟群如何像液氦”的评述文章，这一方程与液态氦的超流体特性十分相似：当液氦冷却至接近绝对零度时，会变成无黏度的超流体，原子处于统一量子状态，这种凝聚效应与鸟群的协同行为在数学上高度契合。

图源：https://www.newscientist.com/

这样一来，我大胆猜测，庄子除了是一名拍鸟大爷，可能在退休前还是还是一名优秀的物理学家！

庄周梦蝶（图片来源：https://image.baidu.com）

如果说无标度相关性是 “基础设定” ， 那第二重密码 “高效信息传递”就是鸟群的“开挂神器”！ 2014 年《自然 · 物理》发表的一项重磅研究数据显示，转向指令由数只椋鸟发出后，会以每秒 20 至 40 米的速度在鸟群中传播，这意味着一个 400 只鸟的群体，仅需半秒多一点的时间就能完成全员转向 (Attanasi et al., 2014) 。

紫翅椋鸟（图片来源： simonglinn via Birdshare; murmuration photo by ad551 via Creative Commons.）

这样是放在人类世界，相当于全班同学秒回消息，零延迟！更令人惊叹的是，这种信息传播遵循“线性色散定律”——传播距离与时间成正比，不会像WIHI一样，距离越远信号越弱！

除了视觉上的行为联动，声音信号则构成了鸟群协同的第三重密码。对于许多群居鸟类而言，迁徙出发前的鸣叫并非随意发声，而是一种“共识沟通”——鸣叫强度的变化，直接反映了群体中“准备出发”的个体比例，成为集体决策的关键信号。

科学家对寒鸦的研究发现，当鸣叫强度达到-80至-70dB/Hz的临界值时，就相当于触发了“全军出击”的信号，整个群体能在1至7秒内同步升空。

寒鸦（

Corvus monedula

为验证这一机制，研究者开展了回放实验：向栖息地播放寒鸦的鸣叫录音，结果使群体的首次大规模出发时间平均提前了6.57分钟，而播放风噪声等对照信号时鸟群则理都不理(Dibnah et al., 2022)。这波操作，就是鸟类版的天王盖地虎只能对宝塔镇河妖！

图片来源：gerdtromm / Getty Images

东营迁徙的候鸟虽非寒鸦，但这套“声音共识”技能基本是群居鸟类的标配。尤其是清晨或傍晚低光环境，视觉信号不便使用时，鸣声就是鸟类的“无线对讲机”，确保大家同时开冲，从根源上杜绝 有人抢跑、有人掉队的碰撞风险。这操作，像极了夜爬泰山时，大家跟着“一二一”的口号同步登顶，主打一个“听指挥，不掉队”！

从7只鸟的简单互动，到几十万只鸟结成宛如垂天之云的鲲鹏队形，鸟群用三重密码向我们印证：复杂的集体行为，往往源于最简单的规则。

背诵《逍遥游》的时候，总以为那是两千多年前庄子笔下的浪漫神话。未曾想千年之后，生态保护带来的生命奇迹，竟让我们亲眼见到了庄子创作的灵感源头。

“化而为鸟，其翼若垂天之云”（图片来源：人民日报）

参考文献:

1.Attanasi, A., Cavagna, A., Del Castello, L., Giardina, I., Grigera, T. S., Jelić, A., Melillo, S., Parisi, L., Pohl, O., Shen, E., & Viale, M. (2014). Information transfer and behavioural inertia in starling flocks. Nature Physics, 10(9), 691–696. https://doi.org/10.1038/nphys3035

2.Cavagna, A., Cimarelli, A., Giardina, I., Parisi, G., Santagati, R., Stefanini, F., & Viale, M. (2010). Scale-free correlations in starling flocks. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(26), 11865–11870. https://doi.org/10.1073/pnas.1005766107

3.Dibnah, A. J. (n.d.). Vocally mediated consensus decisions govern mass departures from jackdaw roosts.

4.Dibnah, A. J., Herbert-Read, J. E., Boogert, N. J., McIvor, G. E., Jolles, J. W., & Thornton, A. (2022). Vocally mediated consensus decisions govern mass departures from jackdaw roosts. Current Biology, 32(10), R455–R456. https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.04.032

来源：上海自然博物馆

编辑：韶音

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